[发明专利]一种综合利用三相电流与dq电流的电机驱动方法及系统

说明书

本发明公开了一种综合利用三相电流与dq电流的电机驱动方法及系统，该方法通过检测电机的定子端三相电流实际采样值作为反馈值，三相电流反馈值与三相电流指令值相比较，将误差项通过PI调节器、滞环比较器进行处理得到初步的开关状态控制指令，再经过比较d‑q轴电流反馈值和电流指令值的差值幅值，经过所设计的开关函数模块选择合适的开关状态控制指令，命令各相功率器件分别执行相应的开关动作，目的是使得三相电流实际值能够跟踪指令值。本发明中三相定子电流实际值能够迅速且无静差地跟踪指令值，并且相较于电机传统矢量控制的驱动方式，显著缩短了响应时间，且单位时间内执行开关操作的次数显著减少，具有延长硬件使用寿命以及减少能源损耗的优势。

技术领域

本发明涉及三相交流电机矢量控制方法技术领域，具体涉及一种综合利用三相电流与dq电流的电机驱动方法及系统。

背景技术

目前，矢量控制与直接转矩控制是在高性能交流变频调速领域最为常用的两种方法。其中矢量控制技术也称为磁场定向控制技术，即把旋转磁场矢量的方向作为坐标轴的基准方向来建立旋转坐标系，电机电流矢量等均在上述旋转坐标系下表示。其基本特点是在旋转坐标系下，三相电机的定子电流可以分解为独立的励磁分量和转矩分量来分别进行控制。这样，通过矢量变换将交流电机数学模型重新构造成他励直流电机形式，实现电动机转矩和电动机磁通的解耦，进而可以实现对瞬时转矩的单独控制。直接转矩控制采用空间矢量分析方法，在定子坐标系下直接实现磁链空间矢量的计算控制与转矩控制，简化了实际控制系统，提高了系统快速响应能力，但却伴有鲁棒性差、磁链和转矩脉动等缺陷。因此，直接转矩控制并不常见于高性能伺服控制系统中。高性能的伺服系统要求具有高速、高精度、高稳定性及调速范围宽等特点，目前，矢量控制是使用最广泛的电机伺服控制策略。

最常见的交流伺服电机电流控制采用两个的PI控制器独立地控制d轴和q轴电流，对控制器的输出电压进行一系列的解耦与换算，通过空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)模块输出6路功率器件的开关信号，最后执行相应的开关操作，实现电机实际电流对指令电流的跟随。这种方法坐标变换复杂、计算量大，影响电机的响应时间。此外，每个采样周期内，空间电压矢量脉宽调制模块输出的开关执行次数为确定值，设定的采样周期越短即开关频率越高，电流的跟随误差就越小，但过高的开关频率会影响硬件的寿命且增加电机的能耗。

发明内容

为克服现有的技术缺陷，本发明提供一种综合利用三相电流与dq电流的电机驱动方法及系统，该方法借助所设计的PI调节器以及滞环比较器实现三相电流控制并通过设计一个开关函数来进行优化控制，具有稳定安全且结构简单、高带宽、鲁棒性强、能量效率高的特点。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种综合利用三相电流与dq电流的电机驱动方法，包括如下步骤：

S100，采样三相交流永磁同步电机的三相电流实际值；

S200，根据设定或根据外环伺服控制器得到d-q轴电流的指令值，通过Park逆变换将d-q轴电流指令值转换成三相定子电流的指令值，并将三相定子电流的指令值与采样反馈回来的三相电流实际值相比较得到第一偏差项；

S300，将第一偏差项计算得到电流误差值；

S400，生成由三相电流误差值决定的电机各相功率器件的开关状态控制指令；

S500，获得三相电流实际值进行Park变换并与d轴和q轴的电流指令值比较得到第二偏差项；

S600，对第二偏差项求模；

S700，选择并生成电机各相功率器件的开关状态控制指令；

S800，根据生成的控制指令输出到电机各相功率器件。